本申請(qǐng)實(shí)施例涉及避障路徑，尤其涉及一種基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法及裝置。
背景技術(shù)：
1、在無(wú)人系統(tǒng)模擬作戰(zhàn)或?qū)嶋H作戰(zhàn)時(shí)，需要首先對(duì)于已知環(huán)境威脅情況進(jìn)行分析測(cè)算、進(jìn)行針對(duì)性的預(yù)判性避讓，從而避免被高威脅區(qū)域受到攻擊以及陷入局部最小值以及目標(biāo)不可達(dá)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法及裝置，來(lái)通過(guò)對(duì)于障礙物的提前感知預(yù)判躲避，達(dá)到避障的路徑規(guī)劃同時(shí)解決局部最優(yōu)的作用。
2、在第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法，所述方法包括以下步驟：
3、獲取靜態(tài)障礙物位置；
4、建立多智能體集群結(jié)構(gòu)，采用二階一致性算法形成跟隨；
5、當(dāng)運(yùn)動(dòng)的隊(duì)列為期望隊(duì)列時(shí)，通過(guò)人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行避障控制，得到集群的整體跟隨路徑；
6、根據(jù)避障路徑，采用二階一致性算法進(jìn)行路徑跟隨，以控制集群對(duì)障礙物進(jìn)行躲避和到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)；
7、通過(guò)引入第二障礙物位置信息和威脅權(quán)重信息，調(diào)整集群所受斥力的大小以及方向。
8、進(jìn)一步的，所述當(dāng)運(yùn)動(dòng)的隊(duì)列為期望隊(duì)列時(shí)，通過(guò)人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行避障控制，包括：
9、定義第一目標(biāo)者為q0，定義第二目標(biāo)者為qi,i＝0,1…,n；
10、定義第一智能體與第二目標(biāo)者之間的距離為：
11、
12、根據(jù)一致性協(xié)議進(jìn)行第一目標(biāo)者跟隨以及隊(duì)形保持，得到輸入：
13、
14、式中，kx和kh是權(quán)重系數(shù)，aij為鄰接矩陣元素，δij為第一智能體與第二智能體的期望距離；
15、對(duì)于集群第一目標(biāo)者的路徑使用人工勢(shì)場(chǎng)法；
16、人工勢(shì)場(chǎng)法中斥力場(chǎng)為：
17、
18、式中，d為兩點(diǎn)之間距離，q為第一目標(biāo)者位置，dqmax為斥力系數(shù)，λr為斥力增益系數(shù)。
19、進(jìn)一步的，所述通過(guò)引入第二障礙物位置信息和威脅權(quán)重信息，調(diào)整集群所受斥力的大小以及方向，包括：
20、所述通過(guò)引入第二障礙物位置信息和威脅權(quán)重信息；
21、引入威脅度權(quán)重矩陣，確定不同障礙物的大小及威脅程度，來(lái)計(jì)算不同障礙物對(duì)智能體集群的斥力大小；
22、當(dāng)檢測(cè)到探測(cè)范圍內(nèi)障礙物數(shù)量超過(guò)三個(gè)時(shí)，根據(jù)范圍內(nèi)的威脅度權(quán)重最大的三個(gè)障礙物建立多邊形排斥策略；其中，四邊形由集群的第一目標(biāo)者以及三個(gè)障礙物構(gòu)成；
23、其中，四邊形策略施加的額外斥力勢(shì)場(chǎng)為：
24、
25、其中，qw為權(quán)重最大的三個(gè)障礙物：障礙物a、障礙物b和障礙物c的加權(quán)中心位置，dcmax為斥力系數(shù)；d1、d2和dinter分別為設(shè)定的標(biāo)識(shí)區(qū)域。
26、進(jìn)一步的，還包括：
27、基于高威脅分布區(qū)的四邊形排斥力函數(shù)設(shè)計(jì)，引入二重圓形移軸策略；
28、移軸位移距離ds為：
29、
30、式中，是二重移軸檢測(cè)范圍第i個(gè)障礙物所帶來(lái)的偏移量，σcircle、ε1、ε2、dcircle、dm和χ為權(quán)重系數(shù)。
31、進(jìn)一步的，還包括：
32、將涉及到的第一智能體均建模為一階積分器模型：
33、
34、式中，qi＝[xi?yi]t為第一智能體在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的位置，ui＝[ux?uy]t是第一智能體所受的控制輸入，同時(shí)也等于所受合力fsum，fsum的定義為：
35、
36、式中，usum為第一智能體所受勢(shì)場(chǎng)之和，uatt為目標(biāo)點(diǎn)帶來(lái)的引力勢(shì)場(chǎng)，為所受斥力場(chǎng)之和，fsum為usum的負(fù)梯度。
37、進(jìn)一步的，所述獲取靜態(tài)障礙物位置，包括：
38、根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境建立平面地圖，標(biāo)記靜態(tài)障礙物位置。
39、在第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供一種基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)裝置，包括：
40、位置獲取模塊，用于獲取靜態(tài)障礙物位置；
41、集群建立模塊，用于建立多智能體集群結(jié)構(gòu)，采用二階一致性算法形成跟隨；
42、路徑獲取模塊，用于當(dāng)運(yùn)動(dòng)的隊(duì)列為期望隊(duì)列時(shí)，通過(guò)人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行避障控制，得到集群的整體跟隨路徑；
43、避障控制模塊，用于根據(jù)避障路徑，采用二階一致性算法進(jìn)行路徑跟隨，以控制集群對(duì)障礙物進(jìn)行躲避和到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)；
44、集群調(diào)整模塊，用于通過(guò)引入第二障礙物位置信息和威脅權(quán)重信息，調(diào)整集群所受斥力的大小以及方向。
45、在第三方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器以及一個(gè)或多個(gè)處理器；
46、所述存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序；
47、當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如上述的一種基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法。
48、在第四方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供一種包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令在由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行如上述的一種基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法。
49、第五方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括指令，所述指令在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，使得所述計(jì)算機(jī)實(shí)施如上所述的方法。
50、本申請(qǐng)實(shí)施例獲取靜態(tài)障礙物位置；建立多智能體集群結(jié)構(gòu)，采用二階一致性算法形成跟隨；當(dāng)運(yùn)動(dòng)的隊(duì)列為期望隊(duì)列時(shí)，通過(guò)人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行避障控制，得到集群的整體跟隨路徑；根據(jù)避障路徑，采用二階一致性算法進(jìn)行路徑跟隨，以控制集群對(duì)障礙物進(jìn)行躲避和到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)；通過(guò)引入第二障礙物位置信息和威脅權(quán)重信息，調(diào)整集群所受斥力的大小以及方向；通過(guò)引入更遠(yuǎn)范圍內(nèi)的障礙物的位置信息和威脅權(quán)重信息，來(lái)調(diào)整集群所受斥力的大小以及方向，從而改變其運(yùn)動(dòng)方向，避免陷入局部最小值陷阱區(qū)域。
1.一種基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法，其特征在于，所述當(dāng)運(yùn)動(dòng)的隊(duì)列為期望隊(duì)列時(shí)，通過(guò)人工勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行避障控制，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法，其特征在于，所述通過(guò)引入第二障礙物位置信息和威脅權(quán)重信息，調(diào)整集群所受斥力的大小以及方向，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法，其特征在于，還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法，其特征在于，還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法，其特征在于，所述獲取靜態(tài)障礙物位置，包括：
7.一種基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)裝置，其特征在于，包括：
8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括：存儲(chǔ)器以及一個(gè)或多個(gè)處理器；
9.一種包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令在由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-6任一所述的一種基于區(qū)域威脅度的集群人工勢(shì)場(chǎng)改進(jìn)方法。
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括指令，所述指令在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，使得所述計(jì)算機(jī)實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法。